一种HJT电池用导电浆料及其生产工艺的制作方法

一种hjt电池用导电浆料及其生产工艺
技术领域
1.本发明属于太阳能电池技术领域，具体地，涉及一种hjt电池用导电浆料及其生产工艺。


背景技术：

2.hjt电池(异质结电池，也称hit电池)主要是在n型硅片的正/背面沉积本征α-si：h层后分别沉积p型α-si：h层和n型α-si：h层，再进行金属化，其具有高转换效率、低光衰、低温度系数等优势，是非常理想的一类的电池产品。目前，众多厂商也就hjt电池工艺、材料、设备进行积极研究，以期占领行业优势地位。
3.现有技术中，晶体硅太阳能电池浆料往往需要在800℃左右的较高温度下烧结，从而实现导电粒子的附着，但是高温会使得成异质结太阳能电池的非晶硅层受到热损伤，造成异质结太阳能电池效率的下降；石墨烯由于具有独特的结构和性能，如大的比表面积、光学透明性、室温下的高载流子迁移率以及优异的热导率和力学性能等，已经被使用到hjt电池中，但是，石墨烯表面自由能高，容易形成团聚簇，限制了其在hjt电池上的应用。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种hjt电池用导电浆料及其生产工艺，将碳纤维穿插到氧化石墨烯片层上，形成稳定的穿插结构，防止了石墨烯的团聚；再通过还原剂葡萄糖,同时还原氧化石墨烯和银氨溶液中的银氨离子,银纳米粒子附着在石墨烯片层之间和碳纤维上，提高了复合粉末的电导率。
5.本发明要解决的技术问题：石墨烯表面自由能高，容易团聚，限制了其在hjt电池上的应用。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种hjt电池用导电浆料，以质量份计，包括以下原料：复合导电粉末70-80份、有机溶剂10-15份、环氧树脂5-10份和固化剂1-2份；
8.所述复合导电粉末包括以下步骤制得：
9.s1、在搅拌和超声下，将碳纤维分散到1mg/ml的氧化石墨烯分散液中，然后，滴加三乙胺，再加入聚酰胺酸粉末，反应结束后得到复合水凝胶，将获得的复合水凝胶在-50℃下冷冻，干燥，得到复合气凝胶，复合气凝胶在氩气气氛中900℃下碳化5h，形成碳纤维/氧化石墨烯粉末，其中，碳纤维、氧化石墨烯、三乙胺和聚酰胺酸粉末的用量比为90-110mg：190-210ml：1-3ml：0.3-0.5g；
10.碳纤维的长度为10-20nm，碳纤维是先由丙酮除去表面胶料。
11.s2、超声下将氧化石墨粉末分散在去离子水中,滴加银氨溶液，并搅拌混合30min,然后加入浓度为2％葡萄糖水溶液,升温至95℃，搅拌反应1h,经过滤、洗涤和干燥后，得到复合导电粉末，其中，氧化石墨粉末、去离子水、银氨溶液和葡萄糖水溶液的用量比为90-106mg:40-60ml：100-120ml：40-60ml。
12.上述银氨溶液的配置方法为：将105mg的agno3溶解于5ml去离子水中,并将3％的氨水滴入agno3水溶液中直到agoh/ag2o沉淀刚好消失，得到银氨溶液。
13.进一步地，有机溶剂由40wt％萜品醇、32wt％柠檬酸三丁酯、22wt％二甘醇单丁醚、3wt％乙基纤维素和3wt％byk-410组成，包括以下步骤制得：将所有组分按比例混合，然后加热至60℃，搅拌，再缓慢加入乙基纤维素，乙基纤维素加入完毕后，继续搅拌1h，直至混合均匀，得到有机溶剂。
14.进一步地，乙基纤维素为ec4、ec7、ec10、ec22和ec50中的一种。
15.进一步地，环氧树脂为环氧值0.48-0.54的环氧树脂e51，固化剂是甲基四氢苯酐。
16.一种hjt电池用导电浆料的制备方法，包括以下步骤：
17.称取配方质量份原料，将复合导电粉末、有机溶剂和环氧树脂混合，然后在室温下搅拌20min，使复合导电粉末分散均匀，加入固化剂，实现复合导电粉末与电池片的粘接，即得成品。
18.本发明的有益效果：
19.(1)本发明技术方案中，复合导电粉末合成过程中，三乙胺与聚酰胺酸络合形成聚酰胺酸盐，以增加聚酰胺酸的水溶性，形成聚酰胺酸分子链，由于聚酰胺酸分子链上含有羧基官能团，而碳纤维表面含有羟基，氧化石墨烯表面含有羟基和羧基，从而通过聚酰胺酸分子链使得碳纤维和氧化石墨烯之间能够紧密连接，形成复合水凝胶，复合水凝胶冻干后形成碳纤维穿插氧化石墨烯气凝胶，进而实现将碳纤维穿插在氧化石墨烯片层上，这种结构防止了氧化石墨烯的团聚，且层间穿插的碳纤维也有利于提高氧化石墨烯的电导率；再利用无毒、绿色的还原剂葡萄糖,同时还原氧化石墨烯和银氨溶液中的银氨离子,被还原的银均匀的沉积在碳纤维和石墨烯上，大大降低复合导电粉末的界面电阻，将这种复合粉末用于hjt电池，使得hjt电池具有更高的电导率。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
21.实施例1
22.复合导电粉末包括以下步骤制得：
23.s1、在搅拌和超声下，将90mg碳纤维分散到190ml浓度为1mg/ml的氧化石墨烯分散液中，然后，滴加1ml三乙胺，再加入0.3g聚酰胺酸粉末，反应结束后得到复合水凝胶，将获得的复合水凝胶在-50℃下冷冻，干燥，得到复合气凝胶，复合气凝胶在氩气气氛中900℃下碳化5h，形成碳纤维/氧化石墨烯粉末；
24.s2、超声下将90mg氧化石墨粉末分散在40ml去离子水中,滴加100ml银氨溶液，并搅拌混合30min,然后加入40ml浓度为2％的葡萄糖水溶液,升温至95℃，搅拌反应1h,经过滤、洗涤和干燥后，得到复合导电粉末。
25.实施例2
26.复合导电粉末包括以下步骤制得：
27.s1、在搅拌和超声下，将100mg碳纤维分散到200ml浓度为1mg/ml的氧化石墨烯分散液中，然后，滴加2ml三乙胺，再加入0.4g聚酰胺酸粉末，反应结束后得到复合水凝胶，将获得的复合水凝胶在-50℃下冷冻，干燥，得到复合气凝胶，复合气凝胶在氩气气氛中900℃下碳化5h，形成碳纤维/氧化石墨烯粉末；
28.s2、超声下将98mg氧化石墨粉末分散在50ml去离子水中,滴加110ml银氨溶液，并搅拌混合30min,然后50ml加入浓度为2％的葡萄糖水溶液,升温至95℃，搅拌反应1h,经过滤、洗涤和干燥后，得到复合导电粉末。
29.实施例3
30.复合导电粉末包括以下步骤制得：
31.s1、在搅拌和超声下，将110mg碳纤维分散到210ml浓度为1mg/ml的氧化石墨烯分散液中，然后，滴加3ml三乙胺，再加入0.5g聚酰胺酸粉末，反应结束后得到复合水凝胶，将获得的复合水凝胶在-50℃下冷冻，干燥，得到复合气凝胶，复合气凝胶在氩气气氛中900℃下碳化5h，形成碳纤维/氧化石墨烯粉末；
32.s2、超声下将106mg氧化石墨粉末分散在60ml去离子水中,滴加120ml银氨溶液，并搅拌混合30min,然后加入60ml浓度为2％的葡萄糖水溶液,升温至95℃，搅拌反应1h,经过滤、洗涤和干燥后，得到复合导电粉末。
33.对比例1
34.本对比例为银导电粉末。
35.实施例4
36.有机溶剂由40wt％萜品醇、32wt％柠檬酸三丁酯、22wt％二甘醇单丁醚、3wt％ec4和3wt％byk-410组成，包括以下步骤制得：将所有组分按比例混合，然后加热至60℃，搅拌，再缓慢加入乙基纤维素，乙基纤维素加入完毕后，继续搅拌1h，直至混合均匀，得到有机溶剂。
37.实施例5
38.有机溶剂由40wt％萜品醇、32wt％柠檬酸三丁酯、22wt％二甘醇单丁醚、3wt％ec10和3wt％byk-410组成，包括以下步骤制得：将所有组分按比例混合，然后加热至60℃，搅拌，再缓慢加入乙基纤维素，乙基纤维素加入完毕后，继续搅拌1h，直至混合均匀，得到有机溶剂。
39.实施例6
40.有机溶剂由40wt％萜品醇、32wt％柠檬酸三丁酯、22wt％二甘醇单丁醚、3wt％ec50和3wt％byk-410组成，包括以下步骤制得：将所有组分按比例混合，然后加热至60℃，搅拌，再缓慢加入乙基纤维素，乙基纤维素加入完毕后，继续搅拌1h，直至混合均匀，得到有机溶剂。
41.对比例2
42.本对比例中的有机溶剂为饱和聚酯树脂、羟基化丙烯酸树脂和二乙二醇乙醚醋酸酯。
43.实施例7
44.一种hjt电池用导电浆料，以质量份计，包括以下原料：实施例1制备的复合导电粉末70份、实施例7制备的有机溶剂10份、环氧值0.48的环氧树脂5份和固化剂1份；
45.称取配方质量份原料，将复合导电粉末、有机溶剂和环氧树脂混合，然后在室温下搅拌20min，使复合导电粉末分散均匀，加入固化剂，实现复合导电粉末与电池片的粘接，即得成品。
46.实施例8
47.一种hjt电池用导电浆料，以质量份计，包括以下原料：实施例2制备的复合导电粉末75份、实施例8制备的有机溶剂12份、环氧值0.51的环氧树脂8份和固化剂1.5份；
48.称取配方质量份原料，将复合导电粉末、有机溶剂和环氧树脂混合，然后在室温下搅拌20min，使复合导电粉末分散均匀，加入固化剂，实现复合导电粉末与电池片的粘接，即得成品。
49.实施例9
50.一种hjt电池用导电浆料，以质量份计，包括以下原料：实施例3制备的复合导电粉末80份、实施例9制备的有机溶剂15份、环氧值0.54的环氧树脂10份和固化剂2份；
51.称取配方质量份原料，将复合导电粉末、有机溶剂和环氧树脂混合，然后在室温下搅拌20min，使复合导电粉末分散均匀，加入固化剂，实现复合导电粉末与电池片的粘接，即得成品。
52.对比例3
53.本对比例与实施例7的区别在于将实施例1制备的复合导电粉末替换为对比例1中的银导电粉末。
54.对比例4
55.本对比例与实施例8的区别在于将实施例6制备的有机溶剂替换为对比例2中的有机溶剂。
56.现对实施例7-9及对比例3-4制备的导电浆料用于制备的hjt电池后进行isfh测试转化效率，测试结果如下表1所示：
57.表1
58.项目光电转化效率/％实施例1024.3实施例1124.5实施例1225.1对比例319.3对比例420.6
59.由上表1可知，本发明实施例制备的导电浆料相较于对比例在用于hjt电池上具有更好的光电转化效率。
60.在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
61.以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超
越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种hjt电池用导电浆料，其特征在于：以质量份计，包括以下原料：复合导电粉末70-80份、有机溶剂10-15份、环氧树脂5-10份和固化剂1-2份；所述复合导电粉末包括以下步骤制得：s1、在搅拌和超声下，将碳纤维分散到1mg/ml的氧化石墨烯分散液中，然后，滴加三乙胺，再加入聚酰胺酸粉末，反应结束后得到复合水凝胶，将获得的复合水凝胶在-50℃下冷冻，干燥，得到复合气凝胶，复合气凝胶在氩气气氛中900℃下碳化5h，形成碳纤维/氧化石墨烯粉末；s2、超声下将碳纤维/氧化石墨烯粉末分散在去离子水中,滴加银氨溶液，并搅拌混合30min,然后加入浓度为2％的葡萄糖水溶液,升温至95℃，搅拌反应1h,经过滤、洗涤和干燥后，得到复合导电粉末。2.根据权利要求1所述的一种hjt电池用导电浆料，其特征在于：步骤s1中，碳纤维、氧化石墨烯、三乙胺和聚酰胺酸粉末的用量比为90-110mg：190-210ml：1-3ml：0.3-0.5g。3.根据权利要求1所述的一种hjt电池用导电浆料，其特征在于：步骤s2中，氧化石墨粉末、去离子水、银氨溶液和葡萄糖水溶液的用量比为90-106mg:40-60ml：100-120ml：40-60ml。4.根据权利要求1所述的一种hjt电池用导电浆料，其特征在于：有机溶剂由40wt％萜品醇、32wt％柠檬酸三丁酯、22wt％二甘醇单丁醚、3wt％乙基纤维素和3wt％byk-410组成，包括以下步骤制得：将所有组分按比例混合，然后加热至60℃，搅拌，再缓慢加入乙基纤维素，乙基纤维素加入完毕后，继续搅拌1h，直至混合均匀，得到有机溶剂。5.根据权利要求4所述的一种hjt电池用导电浆料，其特征在于：乙基纤维素为ec4、ec7、ec10、ec22和ec50中的一种。6.根据权利要求1所述的一种hjt电池用导电浆料，其特征在于：环氧树脂为环氧值0.48-0.54的环氧树脂e51，固化剂是甲基四氢苯酐。7.根据权利要求1-6任一项所述的一种hjt电池用导电浆料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：称取配方质量份原料，将复合导电粉末、有机溶剂和环氧树脂混合，然后在室温下搅拌20min，使复合导电粉末分散均匀，加入固化剂，实现复合导电粉末与电池片的粘接，即得成品。

技术总结
本发明涉及一种HJT电池用导电浆料及其生产工艺，属于太阳能电池技术领域，该种HJT电池用导电浆料，包括以下原料：复合导电粉末、有机溶剂、环氧树脂和固化剂。本发明技术方案中，聚酰胺酸分子链上含有羧基官能团，而碳纤维表面含有羟基，氧化石墨烯表面含有羟基和羧基，从而使得碳纤维和氧化石墨烯之间能够紧密连接，形成碳纤维穿插氧化石墨烯结构，且层间穿插的碳纤维也有利于提高氧化石墨烯的电导率；利用葡萄糖同时还原氧化石墨烯和银氨离子,被还原的银粒子均匀的沉积在碳纤维穿插氧化石墨烯结构上，大大降低复合导电粉末的界面电阻，将这种复合粉末用于HJT电池，使得HJT电池具有更高的电导率。高的电导率。


技术研发人员：王可胜 郭万东 韩豫 李亨 柏爱玉
受保护的技术使用者：合肥中南光电有限公司
技术研发日：2022.03.22
技术公布日：2022/5/25